CN115101323B - 一种提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力的超声波冲击方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钕铁硼永磁材料技术领域，具体涉及一种提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力的超声波冲击方法；包括如下步骤：S1、将冲击头安装在超声波加工中心的变幅杆上；S2、将夹具固定在工作台上，将烧结钕铁硼磁体夹紧在工作台上；S3、选取对刀点和冲击起始点；S4、依据烧结钕铁硼磁体待冲击表面面积设定加工长度为x1、y1；S5、冲击头以14‑25KHz频率冲击烧结钕铁硼磁体表面，冲击头以进给量为x2、进给速度为10‑84mm/min在x轴方向冲击钕铁硼磁体表面，最终形成长度为x1的冲击线；S6、将冲击头沿y+方向移动y2；S7、重复S6直到冲击头在烧结钕铁硼磁体表面形成面积为x1×y1的冲击平面；本发明能够在不添加镝、铽等重稀土的前提下提高烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力。
Description
技术领域
本发明属于钕铁硼永磁材料技术领域，具体涉及一种提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力的超声波冲击方法。
背景技术
烧结钕铁硼是迄今为止人类发现的综合磁性能最强、发展速度最快的永磁材料，被誉为“磁王”广泛应用于电子通讯、航空航天、医疗器械等领域。烧结钕铁硼的主要缺点之一是内禀矫顽力温度系数差，从而影响磁体的耐温性，为此我们需要通过提高磁体的内禀矫顽力以弥补矫顽力系数系数的不足。目前提高磁体内禀矫顽力的方法主要是添加重稀土镝、铽等。
重稀土镝、铽作为战备资源价格昂贵，且储量非常低，不适合大量添加，即使按目前的消耗速度，重稀土镝、铽的供应已难以为继。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力的超声波冲击方法，通过使用超声波冲击细化烧结钕铁硼磁体表面晶粒，在不添加镝、铽等重稀土的前提下提高烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力的超声波冲击方法，包括如下步骤：
S1、选取与烧结钕铁硼磁体表面相适应的冲击头，并将冲击头安装在超声波加工中心的变幅杆上；
S2、将夹具固定在超声波加工中心的工作台上，通过夹具将烧结钕铁硼磁体夹紧在工作台上；
S3、在烧结钕铁硼磁体表面选取对刀点，启动超声波加工中心，将冲击头沿z-方向下降至冲击头与烧结钕铁硼磁体表面接触，并沿z+退回0-0.3mm，作为冲击起始点；
S4、将烧结钕铁硼磁体待冲击表面的长度和宽度分别作为冲击头在x轴和y轴上的冲击线长度，且分别记为x1和y1；
S5、冲击头以14-25KHz频率冲击烧结钕铁硼磁体表面，冲击头以进给量为x2、进给速度为10-84mm/min在x轴方向冲击钕铁硼磁体表面，最终形成长度为x1的冲击线；
S6、将冲击头沿y+方向移动y2，将冲击头以14-25KHz频率冲击烧结钕铁硼磁体表面，冲击头以进给量为x2、进给速度为10-84mm/min在x轴方向冲击钕铁硼磁体表面，再次形成长度为x1的冲击线；
S7、重复S6直到冲击头在烧结钕铁硼磁体表面形成面积为x1×y1的冲击平面；烧结钕铁硼磁体表面晶粒在超声波冲击的作用下得到细化。
进一步地，所述S2中，夹具为机加平口钳或压板螺钉组合夹具。
进一步地，所述S2中，将夹具通过T型螺杆和螺帽固定在超声波加工中心的工作台上。
进一步地，所述S2中，在夹具内底部放置垫铁，将烧结钕铁硼磁体放置在垫铁上，夹具将烧结钕铁硼磁体夹紧后，烧结钕铁硼磁体待加工表面高于夹具上表面。
进一步地，所述S2中，将冲击头沿z-方向下降至冲击头与烧结钕铁硼磁体表面接触，并沿z+退回0.1mm，作为冲击起始点；
进一步地，所述S5和S6中，冲击头在x轴上的进给量x2为1-5mm；冲击头在y轴上的进给量y2为1-5mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过使用超声波冲击细化烧结钕铁硼磁体表面晶粒，在不添加镝、铽等重稀土的前提下提高烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力，在添加镝、铽等重稀土元素提升烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力时，内禀矫顽力的提升与稀土元素的加入量呈正比，因此在添加镝、铽等重稀土元素后，烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力的提升在0.1％-100％不等，内禀矫顽力提升越大，成本则呈指数升高；而本发明中通过超声波冲击，能够将烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力提升2.8-3.1％；若通过添加镝、铽等重稀土元素的方式将烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力提升至本发明中达到的程度则需要较高的成本，本发明以较小的代价使烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力得到稳定提升；烧结钕铁硼磁体表面晶粒在超声波冲击的作用下实现晶粒细化，即磁体内的晶粒尺寸减小；烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力随磁体内晶粒平均尺寸平方的对数的减小呈线性关系增加；达到通过超声波冲击提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力的作用；而且通过超声波冲击可以使得烧结钕铁硼主相晶粒边缘分布均匀，并使晶粒尺寸减小，降低磁体的表面缺陷面积，提升烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力。
附图说明
图1为实施例中1#烧结钕铁硼磁体试片表面未进行超声处理时的晶粒分布图；
图2为实施例中1#烧结钕铁硼磁体试片表面超声处理后的晶粒分布图；
图3为实施例中2#烧结钕铁硼磁体试片表面未进行超声处理时的晶粒分布图；
图4为实施例中2#烧结钕铁硼磁体试片表面超声处理后的晶粒分布图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明公开了一种提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力的超声波冲击方法，包括如下步骤：
S1、选取与烧结钕铁硼磁体表面相适应的冲击头，并将冲击头安装在超声波加工中心的变幅杆上；
S2、将夹具固定在超声波加工中心的工作台上，通过夹具将烧结钕铁硼磁体夹紧在工作台上；
S3、在烧结钕铁硼磁体表面选取对刀点，启动超声波加工中心，将冲击头沿z-方向下降至冲击头与烧结钕铁硼磁体表面接触，并沿z+退回0-0.3mm，作为冲击起始点；
S4、将烧结钕铁硼磁体待冲击表面的长度和宽度分别作为冲击头在x轴和y轴上的冲击线长度，且分别记为x1和y1；
S5、冲击头以14-25KHz频率冲击烧结钕铁硼磁体表面，冲击头以进给量为x2、进给速度为10-84mm/min在x轴方向冲击钕铁硼磁体表面，最终形成长度为x1的冲击线；
S6、将冲击头沿y+方向移动y2，将冲击头以14-25KHz频率冲击烧结钕铁硼磁体表面，冲击头以进给量为x2、进给速度为10-84mm/min在x轴方向冲击钕铁硼磁体表面，再次形成长度为x1的冲击线；
S7、重复S6直到冲击头在烧结钕铁硼磁体表面形成面积为x1×y1的冲击平面；烧结钕铁硼磁体表面晶粒在超声波冲击的作用下得到细化。
所述S2中，夹具为机加平口钳或压板螺钉组合夹具。
所述S2中，将夹具通过T型螺杆和螺帽固定在超声波加工中心的工作台上。
所述S2中，在夹具内底部放置垫铁，将烧结钕铁硼磁体放置在垫铁上，夹具将烧结钕铁硼磁体夹紧后，烧结钕铁硼磁体待加工表面高于夹具上表面。
所述S2中，将冲击头沿z-方向下降至冲击头与烧结钕铁硼磁体表面接触，并沿z+退回0.1mm，作为冲击起始点；
所述S5和S6中，冲击头在x轴上的进给量x2为1-5mm；冲击头在y轴上的进给量y2为1-5mm。
下面给出具体的实施例。
实施例：将某空调压缩机内烧结钕铁硼磁体按照36.4*14.8*2.8mm的规格制备三块试片，标记为1#和2#；使用磁滞回线测试仪分别测量未进行超声处理的1#和2#烧结钕铁硼磁体试片表面的内禀矫顽力并通过晶相显微镜观察烧结钕铁硼磁体试片表面晶粒分布；其中，未进行超声处理的1#烧结钕铁硼磁体试片表面晶粒分布如图1所示，未进行超声处理的2#烧结钕铁硼磁体试片表面晶粒分布如图3所示.
通过下述步骤提升烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力：
S1、选取与1#烧结钕铁硼磁体表面相适应的冲击头，并将冲击头安装在超声波加工中心的变幅杆上；
S2、将机加平口钳通过T型螺杆和螺帽固定在超声波加工中心的工作台上，通过机加平口钳将1#烧结钕铁硼磁体夹紧在工作台上；
S3、在1#烧结钕铁硼磁体表面选取对刀点，启动超声波加工中心，将冲击头沿z-方向下降至冲击头与烧结钕铁硼磁体表面接触，并沿z+退回0.1mm，作为冲击起始点；
S4、将烧结钕铁硼磁体待冲击表面的长度和宽度分别作为冲击头在x轴和y轴上的冲击线长度，且分别记为36.4mm和14.8mm；
S5、冲击头以20KHz频率冲击烧结钕铁硼磁体表面，冲击头以进给量为1mm、进给速度为40mm/min在x轴方向冲击钕铁硼磁体表面，最终形成长度为36.4mm的冲击线；
S6、将冲击头沿y+方向移动1mm，将冲击头以20KHz频率冲击烧结钕铁硼磁体表面，冲击头以进给量为1mm、进给速度为40mm/min在x轴方向冲击钕铁硼磁体表面，再次形成长度为36.4mm的冲击线；
S7、重复S6直到冲击头在烧结钕铁硼磁体表面形成面积为36.4×14.8mm的冲击平面；烧结钕铁硼磁体表面晶粒在超声波冲击的作用下得到细化。
将1#烧结钕铁硼磁体试片磁体取出，通过磁滞回线测试仪测量超声击处理后的1#烧结钕铁硼磁体试片表面内禀矫顽力，并通过晶相显微镜观察1#烧结钕铁硼磁体试片表面晶粒分布，1#烧结钕铁硼磁体试片表面晶粒分布如图2所示。
同理，按照上述的步骤测出2#烧结钕铁硼磁体表面经超声冲击处理后的内禀矫顽力，并通过晶相显微镜观察2#烧结钕铁硼磁体试片表面晶粒分布；2#烧结钕铁硼磁体试片表面晶粒分布如图4所示。
1#和2#烧结钕铁硼磁体试片超声冲击前后内禀矫顽力对比如下：
| 试片 | 超声冲击前Hcj(kOe) | 超声冲击后Hcj(kOe) | 提升率(％) |
| 1# | 21.32 | 21.98 | 3.1 |
| 2# | 21.43 | 22.04 | 2.8 |
图1中1#烧结钕铁硼磁体试片表面未进行超声处理时的晶粒分布图，晶粒尺寸为6.89-8.75μm；图2中1#烧结钕铁硼磁体试片表面超声处理后的晶粒分布图，晶粒尺寸为3.45-6.09μm；图3中2#烧结钕铁硼磁体试片表面未进行超声处理时的晶粒分布图，晶粒尺寸为5.65-11.35μm；图4中2#烧结钕铁硼磁体试片表面超声处理后的晶粒分布图，晶粒尺寸为3.82-6.34μm。
综上，对烧结钕铁硼磁体表面进行超声冲击处理后使烧结钕铁硼磁体受冲击表面晶粒得到细化，降低了烧结钕铁硼磁体表面晶粒缺陷面积，同时在不添加镝、铽等重稀土的前提下提高烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力的超声波冲击方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、选取与烧结钕铁硼磁体表面相适应的冲击头，并将冲击头安装在超声波加工中心的变幅杆上；
S2、将夹具固定在超声波加工中心的工作台上，通过夹具将烧结钕铁硼磁体夹紧在工作台上；
S3、在烧结钕铁硼磁体表面选取对刀点，启动超声波加工中心，将冲击头沿z-方向下降至冲击头与烧结钕铁硼磁体表面接触，并沿z+退回0-0.3mm，作为冲击起始点；
S4、将烧结钕铁硼磁体待冲击表面的长度和宽度分别作为冲击头在x轴和y轴上的冲击线长度，且分别记为x1和y1；
S5、冲击头以14-25KHz频率冲击烧结钕铁硼磁体表面，冲击头以进给量为x2、进给速度为10-84mm/min在x轴方向冲击钕铁硼磁体表面，最终形成长度为x1的冲击线；
S6、将冲击头沿y+方向移动y2，将冲击头以14-25KHz频率冲击烧结钕铁硼磁体表面，冲击头以进给量为x2、进给速度为10-84mm/min在x轴方向冲击钕铁硼磁体表面，再次形成长度为x1的冲击线；
S7、重复S6直到冲击头在烧结钕铁硼磁体表面形成面积为x1×y1的冲击平面；烧结钕铁硼磁体表面晶粒在超声波冲击的作用下得到细化。
2.根据权利要求1所述的一种提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力的超声波冲击方法，其特征在于，所述S2中，夹具为机加平口钳或压板螺钉组合夹具。
3.根据权利要求1所述的一种提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力的超声波冲击方法，其特征在于，所述S2中，将夹具通过T型螺杆和螺帽固定在超声波加工中心的工作台上。
4.根据权利要求1所述的一种提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力的超声波冲击方法，其特征在于，所述S2中，在夹具内底部放置垫铁，将烧结钕铁硼磁体放置在垫铁上，夹具将烧结钕铁硼磁体夹紧后，烧结钕铁硼磁体待加工表面高于夹具上表面。
5.根据权利要求1所述的一种提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力的超声波冲击方法，其特征在于，所述S2中，将冲击头沿z-方向下降至冲击头与烧结钕铁硼磁体表面接触，并沿z+退回0.1mm，作为冲击起始点。
6.根据权利要求1所述的一种提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力的超声波冲击方法，其特征在于，所述S5和S6中，冲击头在x轴上的进给量x2为1-5mm；冲击头在y轴上的进给量y2为1-5mm。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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